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喹诺酮类药物污染具有成分复杂、色度高、生物毒性大、难降解等特点,其主要是通过人类或兽类的排泄物、水产养殖业用药及水产废水的直接排放污染水体环境。试验选择两种常见的淡水绿藻(普通小球藻和斜生栅藻)作为研究对象,对两种藻引发喹诺酮类药物尤其是环丙沙星的光降解进行研究,并对其作用机理进行了初步探究。主要研究内容及结论如下:
研究了不同藻浓度、破碎时间、破碎功率下藻对喹诺酮类药物光降解效率的影响。结果表明,浓度为1×108cells/L的小球藻对环丙沙星和诺氟沙星的吸附去除率分别为12.8%和11.8%,栅藻对两种药物的吸附去除率分别为16.4%和14.7%。环丙沙星和诺氟沙星的降解率随藻浓度的增加而增大,当小球藻和栅藻的浓度达到1×109cells/L时,环丙沙星和诺氟沙星均接近完全降解;综合选取小球藻和栅藻的反应浓度分别为5×108cells/L和5×107cells/L。藻液破碎时间越长,藻对环丙沙星的光降解促进作用越明显,藻液破碎时间为20min时,环丙沙星的降解率分别达84.6%和74.9%,继续增加破碎时间藻对环丙沙星的降解促进作用虽继续增加但幅度很小。两种藻的破碎功率为100W时,环丙沙星的降解率最高,分别为93.4%和65.4%。
研究了不同藻浓度、破碎时间、破碎功率下藻液光致产生的自由基量。结果表明,藻液在紫外光照下能产生自由基。自由基的产量随着小球藻和栅藻浓度的提高而增大,最高分别可达到260.38μmol/L和263.46μmol/L。随着两种藻液破碎时间的延长自由基的产量先快速增加后趋于平缓,折点破碎时间为20min。当藻液破碎功率为100W时,自由基的产量最大,分别为313.4μmol/L和227.9μmol/L。三种影响因素条件下藻引发环丙沙星的光降解效率和藻液光致产生的自由基量之间均有较好的线性相关性。
研究了藻液经破碎离心后的上清液和沉淀物浸出液分别对环丙沙星光降解的影响。结果表明,小球藻经破碎离心后的上清液对环丙沙星的光降解促进作用略强于沉淀物浸出液,栅藻则相反。两种藻经破碎离心后的沉淀物浸出液光致产生的自由基分别为282.5μmol/L和280.4μmol/L,均远大于上清液的自由基产量。两种藻经破碎离心后的上清液与环丙沙星反应后TOC值均仅提高约1mg/L,而沉淀物浸出液与环丙沙星光反应后其中的细胞器被破坏后释放出大量有机物,使得TOC值有明显的提高,分别为18.1mg/L和13.9mg/L。